JPH11149073A - 面光源装置および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄型・軽量な大画面用面光源装置とそれを用
いた液晶表示装置。 【解決手段】 １本の長尺光源の両側に２枚の導光板
を、導光板の間隙に拡散手段をそれぞれ配し、さらには
これを複数個並列することで大画面表示の面光源装置を
提供する。また、導光板の接続部を液晶パネルの非画素
位置にすることで大画面液晶表示装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、照光ディスプレイ
や液晶ディスプレイなどのバックライト用などに用いら
れる面光源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶ディスプレイのバックライト
などに用いられる面光源装置としては、液晶パネルの裏
面側でその表示領域内に光源を配し、光源からの直射光
で照光する直下型と、液晶パネルの裏面側でその表示領
域の外側に光源を配し、透明アクリル樹脂等からなる導
光板で光を表示領域に導き照光するエッジ型が一般的で
ある。

【０００３】このような面光源装置において、単数の光
源で照光できる面積には限度があるため、最近の表示画
面の大型化や高輝度化に対して、複数本の光源を用いた
技術が提案されている。

【０００４】直下型の例として、例えば特開平７−１４
１９０８号公報に示されているような、複数本の光源を
間隔を持って平行配列したものがあるが、光源の直上部
が高輝度になり輝度むらが縞状に発生しやすく、パネル
と光源の距離を大きくすることが必要で、装置が厚くな
る問題があった。

【０００５】またエッジ型の例として、例えば特開平８
−３６１７８号公報や特開平９−９０１３５号公報に示
されているような、導光板の周囲に光源を配置したり、
導光板の端面に複数本の光源を配列したものがあるが、
表示画面の周囲の非表示領域が大きくなったり、また導
光板の板厚が大きくなり、装置全体が重くなる問題があ
った。

【０００６】また光源からの放射光は、導光板の入射端
面に導くランプリフレクターによって反射されるが、大
部分が光源によって遮られ、光源からの放射光の利用効
率は低いものであった。

【０００７】また、直下型とエッジ型を組み合わせ、光
源をパネル直下に配し導光板で拡散させるよう構成した
技術が例えば特開平９−６１８２１号公報に示されてい
る。

【０００８】この技術は、図７に示すように、導光板の
中央部下面に凹部を設け、この凹部に光源を配置したも
ので、導光板の下面と凹部には光拡散用のドットパター
ンが印刷されたものであ。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような技術では、高輝度で大画面の照光を行うには種々
の問題があった。

【００１０】極細の長尺形状である光源は、振動や曲が
りのために位置変動が起こりやすく、光源と対向する導
光板の入射面形状が曲面や多角形面の場合、光源の位置
が変化すると導光板からの輝度分布が変化し、輝度むら
の要因となっていた。

【００１１】また高輝度化や大画面化の表示に対応する
ために光源を複数化するには、例えば凹部に光源を複数
配列したり、導光板の下に複数の凹部を形成し、それぞ
れに光源を配置することも提案されているが、複数配列
すると導光板の厚さが増加して重くなり、また複数の凹
部を設けると成形などの加工時のひずみや曲がり・割れ
が発生しやすく組立時の取り扱い性が悪いなどの課題が
あった。

【００１２】また導光板の中央部下面に凹部を形成し光
源を収容すると、光源からの熱により導光板の光出射面
が歪曲し、表示画像に悪影響を与えていた。

【００１３】本発明は、高輝度で大画面の表示に対して
も、薄型軽量で安価な面光源装置を提供することを目的
とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、直管状の光源と、光源に間隙を持って相
対向し、光源と対向する面と直交する一つの面が同一平
面にある一対の導光板と、一対の導光板の間にあって同
一平面側の面に懸架された光拡散手段と、導光板の同一
平面側と反対面側に光反射手段を備えたことを特徴とす
る。

【００１５】さらに本発明は、直管状の光源と、光源に
間隙を持って相対向し、光源と対向する面と直交する一
つの面が同一平面にある一対の導光板と、一対の導光板
の間隙部にあって導光板の同一平面側で光源と対向する
位置に光拡散手段を、同一平面側と反対面側で光源と対
向する位置に光反射手段を備え、光拡散手段の光源と対
向する面が、光源の中心点と光源と対向する導光板の面
上で光源中心点から最短距離にある点に焦点を持つ２つ
の楕円曲面で、光反射手段の光源と対向する面が光源と
の最短位置で光源側に突出した形状であることを特徴と
する。

【００１６】また上記目的を達成する本発明は、直管状
の光源と、光源に間隙を持って相対向し、光源と対向す
る面と直交する一つの面が同一平面にある一対の導光板
と、一対の導光板の間にあって同一平面側の面に懸架さ
れた光拡散手段とからなる複数の光源モジュールを、光
源の軸方向に平行で、光源モジュールの同一平面にある
導光板の面を同一平面となるよう配列するとともに、導
光板の同一平面側と反対面側全域に光反射手段を備えた
ことを特徴とする。

【００１７】また本発明は、直管状の光源と、光源に間
隙を持って相対向し、光源と対向する面と直交する一つ
の面が同一平面にある一対の導光板と、一対の導光板の
間にあって同一平面側の面に懸架された光拡散手段とか
らなる複数の照光モジュールを、光源の軸方向に平行で
かつ各導光板の同一平面側の面が同一平面となるよう配
列支持するとともに、照光モジュールの同一平面側に液
晶パネルを、照光モジュールの同一平面側と反対面側に
反射手段とを備え、照光モジュールの配列ピッチを液晶
パネルの画素ピッチの整数倍にしたことを特徴とする。

【００１８】さらには、隣接する光学ユニットの接続位
置を液晶パネルの非画素位置に合致させたことを特徴と
する。

【００１９】本発明は上記の構成により、光源と一対の
導光板をモジュール化し、これを複数個配列することに
より、大画面の照光を実現するもので、薄型で軽量な面
光源装置を提供することができる。

【００２０】また、光源からの放射光のうち直上方向の
光の一部を、光拡散手段によって光源に遮られることな
く反射板に導き、導光板と反射板の間隙を通って再び導
光板に入射するため、利用効率が著しく高まり、高輝度
な照光が可能である。

【００２１】また、複数の光源モジュールを複数個並列
し、その接続位置を液晶パネルの非画素位置にすること
で、視認性を損なうことがない大画面の液晶表示装置を
提供することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例につ
いて図を用いて説明する。

【００２３】第１図、第２図は本発明の構造を示し、第
３図は光源ユニットの詳細構造を示すものである。

【００２４】１は透明のフィルム樹脂などに透過画像が
印刷された表示パネル、２は表示パネル１を支持する支
持枠体で、その内部には光源ユニットが収容されてい
る。

【００２５】光源ユニットは、１本の長尺の光源３と、
光源３からの左右方向の放射光を表示パネル１の表示領
域全面に拡散させる一対の導光板４・５と、光源３から
の上方向の放射光を透過拡散する拡散部材６と、表示パ
ネル１と反対方向の光を反射させる反射板７から構成さ
れている。

【００２６】光源３は冷陰極蛍光灯などの直管状で、両
端が支持枠体２に着脱自在に支持され、図示しない駆動
回路によって点灯される。

【００２７】一対の導光板４・５はアクリル樹脂などの
透明材からなる矩形の板材で、光の入射面４ａ・５ａが
光源３の両側に間隙を持って対向して配置され、入射面
４ａ・５ａと直交する出射面４ｂ・５ｂが同一平面とな
るよう支持枠体２に支持されている。

【００２８】導光板の出射面４ｂ・５ｂと反対側の面４
ｃ・５ｃは、光源３から遠ざかるにつれて薄肉になるよ
う傾斜し、導光板４・５の内部を伝播する光を出射面４
ａ・５ａに出射させる微細なＶ溝が形成されている。

【００２９】形成するＶ溝は、光源３の軸方向に平行
で、配列ピッチは、細かいほど導光板の出射面４ｂ・５
ｂでの縞状の輝度むらが少なくなり、視認性が向上する
が、加工性から２００〜５００μｍの範囲で、溝幅は配
列ピッチの１／２〜１／５で、導光板の出射輝度分布を
均一化するために光源３から遠ざかるにつれて溝幅を大
きく設定することが好ましい。

【００３０】拡散部材６は、例えば透明なアクリル樹脂
に屈折率の異なる材料を分散させた光拡散性の材料から
なり、一対の導光板４・５の間隙部で光源３の上方に配
置され、両端は一対の導光板の出射面４ｂ・５ｂの端部
に載置されている。

【００３１】また拡散部材６の光源３と対向する面は、
２つの凹曲面からなるＷ字型で、それぞれの凹曲面は楕
円形状で、楕円の一つの焦点は光源の中心Ｏにあり、他
の焦点Ｐ１・Ｐ２は導光板４・５の入射面４ａ・５ａ上
で光源から最短距離にある水平軸線上にある。

【００３２】また凹曲面には反射拡散性のある材料がド
ットパターンに例えば印刷などで形成されている。この
ドットパターンは、光源３からの直上部の高輝度化を防
止するもので、光源３からの光の一部を反射させる。

【００３３】なお、ドットパターンは、光源３に近いほ
ど密にすることで反射光を増加し、パネル１側への出射
光を均一化することができる。

【００３４】また拡散部材６が載置される導光板出射面
４ｂ・５ｂの光源側端部は、複屈折による輝度むらが発
生しやすく、拡散部材６の接触面にドットパターンを形
成することで輝度の均一化を図ることができる。

【００３５】反射板７はアルミなどの金属薄板で、一対
の導光板４・５の裏面側に設けられ、導光板４・５と対
向する側の面にはアルミや銀などの金属膜が蒸着されて
いる。

【００３６】反射板７の両端は、一対の導光板の入射面
と反対側の面４ｄ・５ｄに貼付され、導光板の出射面と
反対側の面４ｃ・５ｃとは離間し、空間層を形成してい
る。

【００３７】また反射板７の底面には、光源３の直下に
光源の軸方向に平行な山形の突起７ａが設けられ、一対
の導光板の両端下部に空間層が狭くなる方向に傾斜して
いる。

【００３８】次に、上記構成の面光源装置の動作を説明
する。冷陰極蛍光管などの光源３は、管内壁面から全方
位に光を発するが、光源中心を基準とした概念図で説明
する。図４において、光源からの放射光のうち、導光板
の入射面４ａ・５ａに対面する角度φ１の光は導光板４
・５に入射し、導光板に対面しない上方向の角度φ２の
光は拡散部材６に、下方向の角度φ３の光は反射板７に
それぞれ進む。

【００３９】導光板４・５に入射した光は、導光板内で
全反射を繰り返しながら進み、出射面反対側４ｃ・５ｃ
のＶ溝によって屈折され出射面４ｂ・５ｂから出射され
る。

【００４０】拡散部材６への光は、反射ドットで反射さ
れる光と透過する光に分けられ、透過した光はパネル１
方向に出射されるが、反射された光は光源３と導光板４
・５との間隙を通り下方の反射板７に導かれる。

【００４１】光源３から下方向に放射された光は、拡散
部材６で反射された光ととともに反射板７の山形状の突
起部７ａの斜面で光路が変えられ、空間層を通って導光
体４・５の両端部方向に進み、反射板７の両端部の斜面
７ｂで反射され、導光板の出射面と反対側の面４ｃ・５
ｃから入射し、パネル１方向に出射される。

【００４２】以上のように、光源３から放射される光
は、数回の反射による減衰は生じるが、光源３に吸収さ
れることなくパネル１方向へ導かれる。

【００４３】一対の導光板４・５の間隔は、狭いほど角
度φ１・φ２が大きくなり導光板への入射光量が増加す
るが、拡散部材６によって反射される角度φ３方向の光
の通路のため、光源３の直径ｄに対して１．５ｄ〜２ｄ
に設定するのが好ましい。

【００４４】また導光板の入射面の厚みが大きいほど入
射光量が増大するが、導光板がアクリル樹脂を用いた場
合、その屈折率が１．４９で、導光板内を全反射して伝
播する光の入射角が約４２゜であり、光源中心との角度
φ１を約９０゜に設定することが好ましい。

【００４５】上述の具体例は本発明の一実施例であり、
要旨を逸脱しない範囲で変更は可能である。例えば導光
板４・５に形成するＶ溝は、等間隔に配列し光源３から
の距離に比例して溝幅を大きくしたが、溝幅を一定にし
て間隔を光源３からの距離に比例して小さくすることで
も、導光板からの出射光量の分布を均一化でき、またＶ
溝の代わりに白色塗料をドットパターンに印刷すること
も可能である。

【００４６】また導光板４・５および拡散部材６からパ
ネル方向に出射される光の視野角を制御して高輝度化す
るためや、導光板に刻設したＶ溝による輝線を解消する
ため、導光板とパネルの間に、プリズムシートや拡散フ
ィルムシートなどを間挿することは差し支えないもので
ある。

【００４７】反射板７と導光板の出射面と反対側の面４
ｃ・５ｃとの空間層は、光を導光体４・５の両端方向に
導く通路であり、光源から遠ざかる方向に狭くなるよう
反射板７を傾斜させることで反射板７の両端部の傾斜部
７ｂを省略することができる。

【００４８】次に上記光源ユニットを多数個配列し、液
晶パネルのバックライトとして用いる実施例について図
５・図６をもとに説明する。なお、光源ユニットについ
ては上述のものと近似構成であり、重複部の説明は省略
する。

【００４９】１は、表示領域輝Ａ内に液晶表示素子が格
子配列された透過型の表示パネルで、２は表示パネルを
支持する箱状の支持枠体で、支持枠体２の内部には複数
個（図では２個）の光源ユニットが配列されている。

【００５０】光源ユニットの一対の導光板４・５は、光
源３に間隔を持って配列され、表示領域Ａの外側の両端
の間隙部に装着された付勢部材８によりその間隔が押し
広がる方向に互いに付勢され、隣接する光源ユニットの
導光板と密着する。

【００５１】付勢部材８は、金属や樹脂など弾性材から
なり支持枠体２に固定されている。各導光板４・５の下
面は図示しないゴムなどの弾性支持材を介して支持枠体
２の斜面部に載置されていて、表示パネル１の裏面と密
接する。

【００５２】光源ユニットの配列方向は、表示パネル１
の短手方向に配列することが個数が少なく作業上優位で
あるが、液晶表示装置の使用状態で水平方向に配列する
ことが視認性の点から好ましい。

【００５３】光源ユニットの配列方向の幅(Ｐ)は、表示
パネル８の液晶画素ピッチの整数倍に設定し、隣接の光
源ユニットとの接続部を、画素と画素の間の非画素位置
にすることにより、接続部の輝線または暗線を隠すこと
ができる。

【００５４】反射板７は、全導光板の裏面を一体的に覆
い、導光板と隔てて支持枠体２に固定されている。反射
板７の導光板と対向する面は、各光源３の直下と光源ユ
ニットの接続位置直下にはそれぞれ光源３の軸方向と平
行な山形の突起７ａ・７ｃが形成されている。

【００５５】上記実施例における光の動作については、
重複するため省略する。なお、複数の光源３を使用する
ため、光源３の経時変化や光量ばらつきによる液晶パネ
ル面１での輝度むらに対して、各光源毎に電圧または電
流制御の調整手段を設けることで、より輝度を均一にす
ることができる。

【００５６】また液晶表示パネルの視野角制御や輝度向
上のため、導光板とパネルの間に拡散フィルムシートや
レンズシートを挿入することは勿論差し支えないもので
ある。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光源の一対の導光板からなる光源モジュールを、複数個
並列することにより大画面の表示を薄型で軽量化するこ
とができるので、大画面テレビや壁掛けテレビなどの薄
型液晶表示装置に適応可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の面光源装置の要部を示す横断面図

【図２】本発明の面光源装置を用いた画像表示装置の立
体分解図

【図３】本発明の光源ユニットの概念図

【図４】本発明の光源近傍の詳細図

【図５】本発明の液晶表示装置の要部を示す横断面図

【図６】本発明の液晶表示装置の立体分解図

【図７】従来の面光源装置を示す図

【符号の説明】

１ 表示パネル ２ 支持枠体 ３ 光源 ４ 導光板 ５ 導光板 ６ 拡散部材 ７ 反射板 ８ 付勢部材

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直管状の光源と、光源に間隙を持って相対
   向し、光源に対向する面と直交する一つの面が同一平面
   にある一対の導光板と、一対の導光板の間にあって光源
   と間隙を持って相対向する光拡散手段と光反射手段を備
   えてなる面光源装置。
2. 【請求項２】前記光拡散手段が屈折率の異なる材料を混
   入した光透過材料からなり、光源と対向した面に反射ド
   ットパターンが形成されてなる請求項１記載の面光源装
   置。
3. 【請求項３】前記光拡散手段の光源と対向する面が２つ
   の楕円曲面からなり、楕円の一つの焦点が光源の中心点
   で、他の焦点が導光板の光源と対向する面上で光源中心
   点から最短距離の点である請求項１または２記載の面光
   源装置。
4. 【請求項４】前記光反射手段が、光源と対向する面が反
   射面で、光源との最短距離点が光源の軸方向に平行で光
   源側に山形に突出している請求項１記載の面光源装置。
5. 【請求項５】直管状の光源と、光源に間隙を持って相対
   向し、光源と対向する面と直交する一つの面が同一平面
   にある一対の導光板と、一対の導光板の間にあって一対
   の導光板の同一平面側の面に懸架された光拡散手段とか
   らなる複数の光源モジュールを、光源の軸方向に平行
   で、各光源モジュールの同一平面上にある導光板を同一
   平面となるよう配列するとともに、導光板の同一平面側
   と反対面側で導光板の全域に光反射手段を備えた面光源
   装置。
6. 【請求項６】前記光反射手段が、光源と対向する面が反
   射面で、導光板と離間し、各光源との最短距離点が光源
   の軸方向に平行で光源側に山形に突出している請求項５
   記載の面光源装置。
7. 【請求項７】前記光源モジュールの導光板の光源と対向
   する面と反対側の面が、隣接する光源モジュールの導光
   板の光源と対向する面と反対側の面と、互いに接触して
   いる請求項５記載の面光源装置
8. 【請求項８】直管状の光源と、光源に間隙を持って相対
   向し、光源と対向する面と直交する一つの面が同一平面
   にある一対の導光板と、一対の導光板の間にあって同一
   平面側の面に懸架された光拡散手段とからなる複数の光
   源モジュールを、光源の軸方向に平行でかつ各導光板の
   同一平面側の面が同一平面となるよう配列支持するとと
   もに、光源モジュールの同一平面側に透過型の液晶表示
   素子がマトリックス配置された液晶パネルを、光源モジ
   ュールの同一平面側と反対面側に光反射手段とを備え、
   光源モジュールの配列ピッチを液晶パネルの画素ピッチ
   の整数倍にした液晶表示装置。
9. 【請求項９】相互に隣接する前記光源モジュールの接続
   位置を、前記液晶パネルの非画素位置に合致させた請求
   項８記載の液晶表示装置。
10. 【請求項１０】前記光源モジュールの一対の導光板の間
    隙を押し広げる方向に付勢する付勢手段を備えた請求項
    ８および９記載の液晶表示装置。